(57)【要約】【課題】余分な電極形成の必要がなく小型化が可能で、周波数調整に要する時間を短縮できると共に正確に調整できる圧電振動子の製造方法を提供する。【解決手段】周波数調整工程は、測定した周波数と調整すべき設定周波数との差が所定値以下となるまで電極の励起部分にレーザ光を照射して周波数を粗調整し（ステップＳＴ４〜ステップＳＴ６）、粗調整をした後に、電極の引出線部分にレーザ光を照射して周波数の微調整を行う（ステップＳＴ７〜ステップＳＴ９）。これによれば、周波数調整に要する時間を短縮できると共に正確に調整できる【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体基板の両主面に、互いに重なる電圧印加のための励起部分と互いに重ならない電気的接続のための引出線部分とをもつように電極を形成する電極形成工程と、前記電極にレーザ光を照射して周波数調整を行う周波数調整工程とを有し、
前記周波数調整工程は、前記電極の励起部分にレーザ光を照射して周波数を粗調整する工程及び前記電極の引出線部分にレーザ光を照射して周波数を微調整する工程の双方を有することを特徴とする圧電振動子の製造方法。
【請求項２】
前記周波数調整工程は、測定した周波数と設定周波数との違いが所定以下となるまで前記電極の励起部分にレーザ光を照射して周波数を粗調整し、前記粗調整をした後に、前記電極の引出線部分にレーザ光を照射して周波数の微調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項３】
前記電極形成工程は、前記電極を前記励起部分と前記引出線部分とからなるように形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項４】
前記電極形成工程において、前記電極の励起部分と引出線部分との幅が等しくなるように形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電振動子の製造方法。
【請求項５】
圧電体基板の両主面に、互いに重なる電圧印加のための励起部分と互いに重ならない電気的接続のための引出線部分とをもつように電極が形成された圧電振動子であって、
前記電極の励起部分及び引出線部分の双方の一部がレーザ光の照射によりトリミングされていることを特徴とする圧電振動子。
【請求項６】
前記圧電体基板は、矩形状に形成され、
前記電極は、前記励起部分と前記引出線部分との幅が等しくなるように形成されていると共に、前記圧電体基板の長手方向の両端部から中途までそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項５に記載の圧電振動子。
【請求項７】
パッケージ内に搭載されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の圧電振動子。
【請求項８】
前記圧電体基板は、タンタル酸リチウムにより形成されていることを特徴とする請求項５ないし７のいずれかに記載の圧電振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動子の製造方法及び圧電振動子に関し、特に、レーザトリミング法により周波数調整が行われる圧電振動子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、モバイルコンピュータ、ＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話機等の移動体通信機器等の発達に伴い、それらのクロック源等として用いられる圧電振動子の高精度化及び小型化が大きな目標とされている。
従来においては、圧電振動子の発生する周波数を正確にするために、圧電振動子を気密封止（パッケージング）する前に、例えば、レーザトリミング法等により周波数の調整を行っている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、特許文献１に開示されているように、圧電振動子の両面にそれぞれ形成された電極の互いに重なる部分の一方をレーザ光の照射によりトリミングしようとすると、両面の電極が同時にトリミングされて過剰に電極が除去されてしまうため、周波数の微調整が困難である。このため、特許文献１は、圧電体基板の主面の一方に重なりを持たない不要なダミー電極を形成し、このダミー電極にレーザ光を照射して周波数を正確に調整する技術を開示している。ダミー電極を形成するのは、例えば、電極の引出線部分をトリミングすると断線を起こす可能性があるからである。
【特許文献１】特開２００２−１８５２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、余分なダミー電極を形成するスペースが必要であり、圧電振動子の小型化が難しい。また、ダミー電極にレーザを照射したときの周波数の変化量は、互いに重なる部分の電極にレーザ光を照射したときの周波数の変化量と比較して非常に小さいため、所望の周波数に調整するまでに長時間を要し、生産性を低下させる原因となる。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、余分な電極形成の必要がなく小型化が可能で、周波数調整に要する時間を短縮できると共に正確に調整できる圧電振動子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る圧電振動子の製造方法は、圧電体基板の両主面に、互いに重なる電圧印加のための励起部分と互いに重ならない電気的接続のための引出線部分とをもつように電極を形成する電極形成工程と、電極にレーザ光を照射して周波数調整を行う周波数調整工程とを有し、周波数調整工程は、電極の励起部分にレーザ光を照射してトリミングする粗調整工程及び電極の引出線部分にレーザ光を照射してトリミングする微調整工程の双方を有する、ことを特徴としている。
この構成によれば、周波数調整工程において、レーザ光の照射に対して周波数が大きく変化する電極の励起部分とレーザ光の照射に対して周波数が小さく変化する引出線部分の双方にレーザ光を照射して周波数調整を行うことにより、周波数調整に要する時間を短縮できると共に周波数を正確に調整できる。
【０００６】
上記構成において、周波数調整工程は、測定した周波数と設定周波数との違いが所定以下となるまで電極の励起部分にレーザ光を照射して周波数を粗調整し、粗調整をした後に、電極の引出線部分にレーザ光を照射して周波数の微調整を行う構成を採用できる。
この構成によれば、粗調整により大まかな周波数調整を行ったのちに、測定した周波数と設定周波数との違いをある程度まで小さくした後に周波数の微調整が行われるので、周波数調整工程に要する時間を大幅に短縮できると共に、引出線部分へのレーザ光の照射量、照射時間を短縮できるので、レーザ光の照射により引出線部分が断線するのを防ぐことができる。
【０００７】
上記構成において、電極形成工程は、電極を励起部分と引出線部分とからなるように形成する構成を採用できる。
この構成によれば、電極形成工程において、電極を圧電体基板に電圧を印加するための励起部分と励起部分を電気的に接続するための引出線部分とで電極を構成するため、余分な電極が不要となり、結果として、圧電振動子を小型化できる。
【０００８】
上記構成において、電極形成工程において、電極の励起部分と引出線部分との幅が等しくなるように形成する構成を採用できる。
この構成によれば、引出線部分の面積を十分に確保することができるので、引出線部分へのレーザ光の照射により引出線部分が断線してしまうのを防止できる。
【０００９】
本発明に係る圧電振動子は、圧電体基板の両主面に、互いに重なる電圧印加のための励起部分と互いに重ならない電気的接続のための引出線部分とをもつように電極が形成された圧電振動子であって、電極の励起部分及び引出線部分の双方の一部がレーザ光の照射によりトリミングされていることを特徴としている。
この構成によれば、励起部分及び引出線部分の双方がレーザ光の照射によりトリミングされているので、周波数調整工程が短縮化されて製造コストが低減されると共に周波数が正確に調整された圧電振動子が得られる。
【００１０】
上記構成において、前記電極は、前記励起部分と前記引出線部分との幅が等しくなるように形成されていると共に、前記圧電体基板の長手方向の両端部から中途までそれぞれ形成されている構成を採用できる。
この構成によれば、引出線部分の面積を十分に確保することができるので、引出線部分へのレーザ光の照射により引出線部分が断線してしまうのを防止できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、余分な電極形成の必要がなくて圧電振動子の小型化が可能となる。
また、本発明によれば、周波数調整に要する時間を短縮できると共に周波数を正確に調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る圧電振動子を示す図であって、（ａ）は圧電振動子を上方から見た平面図であり、（ｂ）は圧電振動子の断面図である。
この圧電振動子は、図１に示すように、いわゆるストリップ型の圧電振動子であり、矩形状に形成された圧電体基板１０、圧電体基板１０の両主面としての上面１０ａ及び下面１０ｂにそれぞれ形成された上面電極２０及び下面電極３０等から構成される。
【００１３】
圧電体基板１０は、例えば、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）から形成されている。
上面電極２０及び下面電極３０は、圧電体基板１０の表面にＮｉ−Ｃｒ膜及びＡｕ膜の順に積層された薄膜からなり、その膜厚は、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ膜が５０ｎｍ程度、Ａｕ膜が２００ｎｍ程度である。このように、上面電極２０および下面電極３０をＮｉ−Ｃｒ及びＡｕの薄膜で形成するのは、Ａｕ膜だけでは、圧電体基板２との接着強度が弱いため、接着強度を向上すべく、Ａｕ膜と圧電体基板１０との間にＮｉ−Ｃｒ膜を介在させている。尚、Ｎｉ−Ｃｒに代えてＣｒ、Ａｕに代えてＡｇあるいはこれらの混合物を用いることが可能である。
【００１４】
上面電極２０及び下面電極３０は、圧電体基板１０の幅方向の全域に形成されていると共に、圧電体基板１０の長手方向の両端部から中途までそれぞれ形成されている。
また、上面電極２０及び下面電極３０は、それぞれ励起部分２０Ａ，３０Ａ及び引出線部分２０Ｂ，３０Ｂから構成されている。励起部分２０Ａ，３０Ａと引出線部分２０Ｂ，３０Ｂとは、その長さ（長手方向）及び幅（短手方向）が等しくなるように形成されている。
励起部分２０Ａ，３０Ａは、圧電体基板１０を間に挟んで互いに重なる部分であり、これらにより圧電体基板１０に電圧が印加される。この励起部分２０Ａ，３０Ａは、後述するように、圧電振動子の製造工程において、その一部がレーザ光の照射によりトリミングされる。
引出線部分２０Ｂ，３０Ｂは、互いに重ならない部分であり、これらは励起部分２０Ａ，３０Ａを後述する外部接続電極と電気的に接続する部分である。この引出線部分２０Ｂ，３０Ｂは、後述するように、圧電振動子の製造工程において、その一部がレーザ光の照射によりトリミングされる。
【００１５】
尚、上記の圧電振動子の仕様について例示すると、設定周波数１０ＭＨｚ、圧電体基板１０の寸法が長さ３．２ｍｍ程度、幅０．４ｍｍ程度、厚さ０．２ｍｍ程度、上面電極２０及び下面電極３０の長さはそれぞれ２．０ｍｍ程度、励起部分２０Ａ，３０Ａの長さはそれぞれ０．８ｍｍ程度である。
【００１６】
ここで、図２は、上記圧電振動子の使用方法の一例を説明するための断面図である。
図２に示すように、圧電振動子は、例えば、セラミックス製のパッケージ本体５０Ａと蓋５０Ｂからなるパッケージ５０内に搭載されている。
圧電振動子は、導電性樹脂６０，６１によりパッケージ本体５０Ａの底面に固定され、上面電極２０は、その引出線部分２０Ｂが導電性樹脂６０を介してパッケージ本体５０Ａの底面から外部に突出するように設けられた外部接続電極７０に電気的に接続されており、下面電極３０は、その引出線部分３０Ｂが導電性樹脂６１を介してパッケージ本体５０Ａの底面から外部に突出するように設けられた外部接続電極７１に電気的に接続されている。
そして、蓋５０Ｂはパッケージ５０内を気密封止するようにパッケージ本体５０Ａに固定されている。このように、圧電振動子をパッケージ５０に搭載して使用することにより、圧電振動子の信頼性を高めることができる。
【００１７】
図３は、上記圧電振動子の使用方法の他の例を説明するための図である。
図３に示すように、圧電振動子は、図２に示したのと同様に、セラミックス製のパッケージ１５０内に搭載されているが、図２で示した構成との相違点は、パッケージ１５０は、直列に接続された内部コンデンサ１００Ａ，１００Ｂを内蔵している。
【００１８】
内部コンデンサ１００Ａの一端は、パッケージ本体１５０Ａの底面から外部に突出するように設けられた外部接続電極８０に電気的に接続され、他端はパッケージ本体１５０Ａの底面から外部に突出するように設けられたグラウンド端子８２に電気的に接続されている。
内部コンデンサ１００Ｂの一端は、パッケージ本体１５０Ａの底面から外部に突出するように設けられた外部接続電極８１に電気的に接続され、他端はグラウンド端子８２に電気的に接続されている。
【００１９】
この例では、圧電振動子は、３端子をもつことになり、外部接続電極８０，８１が入出力として使用される。
このようなパッケージ１５０を使用することにより、携帯電話機等の移動体通信機器等の基板に圧電振動子を搭載する際にコンデンサを搭載する必要がなくなるので、部品点数を削減できる。
【００２０】
次に、上記圧電振動子の製造方法について図４ないし図６を参照して説明する。
ここで、図４は圧電振動子の製造手順を示す工程図であり、図５はレーザ光の照射位置と周波数の変化量との関係を説明するための図であり、図６は周波数調整工程における処理手順の一例を示すフローチャートである。
圧電振動子の製造工程は、図４に示すように、電極を形成する電極形成工程ＰＲ１０、圧電振動子をパッケージに搭載する工程ＰＲ２０、圧電振動子の周波数を調整する周波数調整工程ＰＲ３０、圧電振動子を搭載したパッケージを気密封止する工程ＰＲ４０等からなる。
まず、電極形成工程ＰＲ１０では、矩形状に形成された圧電体基板１０に、周知の膜形成技術を用いて、上面電極２０及び下面電極３０を形成する。
工程ＰＲ２０では、圧電体基板１０に上面電極２０及び下面電極３０を形成して得られた圧電振動子を図２や図３で説明したようなパッケージに搭載する。
【００２１】
そして、周波数調整工程ＰＲ３０では、パッケージに搭載された状態（気密封止される前）の圧電振動子の上面電極２０にレーザ光を照射して周波数調整を行う。
周波数調整工程ＰＲ３０は、例えば、上面電極２０の励起部分２０Ａにレーザ光を照射して周波数を粗調整する工程と、上面電極２０の引出線部分２０Ｂにレーザ光を照射して周波数を微調整する工程とを有する。
【００２２】
ここで、圧電振動子は、レーザ光を同じ照射量で照射しても、その照射する位置によって周波数の変化量が異なることが知られている。具体的には、図５に示すように、圧電振動子の長手方向において、励起部分２０Ａの中央位置にレーザ光を照射した場合に周波数変化量が一番大きく、引出線部分２０Ｂに向かうに従って周波数変化量が小さくなる。本実施形態では、このことを利用して、励起部分２０Ａにレーザ光を照射して周波数を粗調整し、引出線部分２０Ｂにレーザ光を照射して周波数を微調整する。
【００２３】
また、図５に示すように、レーザ光の照射位置を圧電振動子の長手方向において変えると、異なる周波数変化量が得られるが、圧電振動子の幅方向（短手方向）において照射位置を変えても得られる周波数変化量は略同じであることが知られている。
このため、本実施形態では、図５に示すように、ドット状のレーザ光を励起部分２０Ａ及び引出線部分２０Ｂに照射すると共に、照射位置を変更する場合には、励起部分２０Ａにおいては照射位置をＤＡ１，ＤＡ２，ＤＡ３あるいは引出線部分２０ＢにおいてはＤＢ１，ＤＢ２，ＤＢ３の如く、圧電振動子の幅方向に順次移動させる。これにより、レーザ光の照射毎の周波数変化量を励起部分２０Ａ及び引出線部分２０Ｂのそれぞれにおいて略一定にすることができる。
【００２４】
次に、周波数調整の具体的な手順について図６を参照して説明する。
先ず、電極形成工程ＰＲ１０を経て得られた圧電振動子の発生する周波数を測定する（ステップＳＴ１）。尚、周波数調整においては電極をトリミングすることで周波数が高まるので、電極形成工程ＰＲ１０では、この周波数調整を予定して、電極２０，３０を形成した時点での周波数が設定周波数よりも低くなるようにしている。
【００２５】
次に、測定した周波数と設定周波数（例えば、１０ＭＨｚ）とを比較し（ステップＳＴ２）、周波数の粗調整を行うか、あるいは、微調整を行うかを選択する（ステップＳＴ３）。
具体的には、例えば、測定周波数が設定周波数より５０ｐｐｍ以上低い場合には、粗調整を選択し、５０ｐｐｍ未満の場合には、周波数の微調整を行う。
【００２６】
周波数の粗調整を選択した場合には、上記したように、励起部分２０Ａの照射位置ＤＡ１へドット状のレーザ光を照射し（ステップＳＴ４）、再び周波数を測定し（ステップＳＴ５）、この測定周波数と設定周波数とを比較して粗調整を終了するかを判断する（ステップＳＴ６）。例えば、上記と同様に、測定周波数が設定周波数より５０ｐｐｍ以上低い場合には、粗調整を継続し、５０ｐｐｍ未満の場合には、粗調整を終了する。粗調整を継続する場合には、レーザ光の照射位置を圧電振動子の幅方向に変更しながら行う。
【００２７】
粗調整を終了した場合には、周波数の微調整を行うべく、引出線部分２０Ｂへレーザ光を照射する（ステップＳＴ７）。そして、周波数を測定し（ステップＳＴ８）、測定周波数が設定周波数とを比較して周波数の微調整を終了するかを判断する（ステップＳＴ９）。例えば、測定周波数が設定周波数と一致する、あるいは、その違いが極わずかと判断した場合には、周波数の微調整を終了する。測定周波数と設定周波数との違いが大きい場合には、上記したように、レーザ光の照射位置を圧電振動子の幅方向に変更しながら微調整を継続する。
【００２８】
上記のような手順で周波数の粗調整及び微調整が行われた圧電振動子の電極２０には、励起部分２０Ａ及び引出線部分２０Ｂの双方にレーザ光の照射によるトリミング箇所が発生する。
そして、周波数調整を行った後のパッケージを気密封止することにより、圧電振動子の製造が完了する。
【００２９】
ここで、図７は、本実施形態の製造方法で製造された（周波数調整された）複数の圧電振動子の周波数測定結果を示すグラフである。尚、図７において、比較のために、励起部分２０Ａのみにレーザ光を照射して周波数調整した複数の圧電振動子の周波数測定結果も併せて示す。
図７から分かるように、本実施形態によれば、励起部分２０Ａのみにレーザ光を照射して周波数調整したものと比べて、設定周波数からのバラツキが大きく改善しているのがわかる。
【００３０】
以上のように、本実施形態によれば、電極２０，３０を励起部分２０Ａ，３０Ａと引出線部分２０Ｂ，３０Ｂで構成し、余分な電極を形成しないため、結果として、圧電振動子を小型化できる。
また、本実施形態によれば、周波数調整時に、上記のステップＳＴ４〜ステップＳＴ６において説明したように、粗調整により設定周波数との違いをある程度の値まで小さくし、その後に周波数の微調整を行うので、引出線部分２０Ｂだけにレーザ光を照射して周波数調整する場合に比べて調整に要する時間を大幅に短縮できると共に、微調整により周波数を正確に調整できる。
さらに、本実施形態によれば、周波数の粗調整を行うことにより、引出線部分２０Ｂへのレーザ光の照射量を必要最低限に抑えることができ、引出線部分２０Ｂの過剰なトリミングが原因で断線するのを防止できる。
【００３１】
上記実施形態では、上面電極２０にレーザ光を照射して周波数調整する場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、下面電極３０にレーザ光を照射して周波数調整することもできるし、上面電極２０，下面電極３０の双方にレーザ光を照射して周波数調整することもできる。
【００３２】
上記実施形態では、周波数の粗調整の後に微調整をした場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、最初に周波数を測定し、この測定周波数と設定周波数との差に基づいて粗調整に必要なレーザ光の照射量及び微調整に必要なレーザ光の照射量を決定して粗調整と微調整とを同時に行う構成とすることも可能である。
【００３３】
上記実施形態では、ドット状のレーザ光を圧電振動子の幅方向に移動させながら照射する場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、照射方法や照射位置を適宜変更することは可能である。
【００３４】
上記実施形態では、圧電体基板１０をタンタル酸リチウムで形成した場合について説明したが、例えば、圧電体基板として水晶基板を用いることも可能である。
【００３５】
上記実施形態では、電極が励起部分と引出線部分とからなる構成の場合について説明したが、これに限定されるわけではなく、その他の部分をもつ電極の場合にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧電振動子を示す図であって、（ａ）は圧電振動子を上方から見た平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図２】圧電振動子をパッケージに搭載した一例を示す断面図である。
【図３】圧電振動子をパッケージに搭載した他の例を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る圧電振動子の製造手順を示す工程図である。
【図５】レーザ光の照射位置と周波数の変化量との関係を説明するための図である。
【図６】周波数調整工程における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】周波数調整後に測定した周波数の設定周波数からのバラツキを示すグラフである。
【符号の説明】
【００３７】
１０…圧電体基板
２０…上面電極（電極）
２０Ａ…励起部分
２０Ｂ…引出線部分
３０…下面電極（電極）
５０，１５０…パッケージ
５０Ａ，１５０Ａ…パッケージ本体
５０Ｂ，１５０Ｂ…蓋
６０，６１…導電性樹脂
７０，７１，８０，８１…外部接続電極
８２…グラウンド端子
１００Ａ,１００Ｂ…内蔵コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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